基于双马赫曾德分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统的制作方法

本实用新型属于光电传感技术领域，尤其是涉及一种基于双马赫曾德分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统。

背景技术：

分布式光纤传感技术集传感和传输于一体，可同时探测物理量的空间分布信息和时变信息。因而极适合诸如油气管道、输水管道和桥梁、大坝等大型、长距离设施的实时监测。相比于散色型或萨格奈克型分布式光纤传感系统，双马赫-曾德系统具有灵敏度高、实时性好、无盲区等优点，在诸如地下管道等信号微弱的检测中，具有很好的实用和经济价值。

大部分的传感系统都是基于工控机加采集卡的构架来设计的。该模式虽具有结构简单、易于实现的优点，但采样不足、响应时间长是造成系统空间分辨率低和实时性差的主要原因之一。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种基于双马赫曾德分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统，根据温度场分布的变化情况判断泄漏点位置。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种基于双马赫曾德分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统，包括光学系统，所述光学系统包括依次连接的激光器、前端系统和光纤环形器WDM，所述光学系统通过前端系统连接光电探测器，将光信号转换为电信号放大，放大后的电信号通过AD转换器转化为数字信号，并通过FPGA连接上位机，所述上位机还控制激光器产生光源；所述光纤环形器WDM包括第一光纤环形器WDM和第二光纤环形器WDM；所述光电探测器包括第一光电探测器和第二光电探测器；

所述前端系统包括第一3db耦合器、第二3db耦合器、第三3db耦合器、第一偏振控制器、第二偏振控制器；

所述激光器连接第一3db耦合器，所述第一3db耦合器分别连接第一光纤环形器WDM和第二光纤环形器WDM，所述第一光纤环形器WDM连接第二3db耦合器，所述第二3db耦合器分别连接第一偏振控制器、第二偏振控制器，所述第一偏振控制器、第二偏振控制器连接第三3db耦合器，所述第三3db耦合器连接第二光纤环形器WDM。

进一步的，所述前端系统和光纤环形器WDM之间通过传感光缆连接。

进一步的，所述传感光缆为铠装传感光缆。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种基于双马赫曾德分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统具有以下优势：本实用新型将分布式光纤传感器安装在输水管道旁边，采用基于双马赫曾德的分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统进行测量，实时采集数据。根据测量的输水管道沿线的干涉回光互相关函数延时数据，判断输水管道的泄漏点位置。定位精度高，探测距离远，分布式式测量，不影响探测精度，降低设备成本；

基于双马赫曾德的分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统集成化水平高，方便安装，整机体积减小，智能化水平高，安全性好，既满足分布式光纤传感器系统的主要功能要求，又可以大大降低系统成本，根据探测距离要求进行系统设计；

双马赫曾德的分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统，可以在很大距离上对输水管道泄漏点进行定位检测。回波噪声小，安装方便，对原来测量系统没有影响，应用领域较广。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种基于双马赫曾德分布式光纤传感器输水管道泄漏定位系统的结构连接示意图；

图2为本实用新型实施例所述的光学系统的结构示意图；

附图标记说明：

1-激光器；2-前端系统；3-传感光缆；4-光纤环形器WDM；41-第一光纤环形器WDM；42-第二光纤环形器WDM；5-光电探测器；51-第一光电探测器；52-第二光电探测器；6-AD转换器；7-FPGA；8-上位机；21-第一3db耦合器；22-第二3db耦合器；23-第三3db耦合器；24-第一偏振控制器；25-第二偏振控制器。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，双马赫-曾德分布式光纤传感系统主要包括上位机8、FPGA、7、AD转换器6、1550nm窄线宽激光器1、前端系统2、传感光缆3和光纤环形器WDM4组成。其中1550nm窄线宽激光器1、前端系统2、传感光缆3和光纤环形器WDM4构成光学系统。其工作过程为：由上位机8控制光源，经整个光学系统后获得振动信号光；然后通过前端系统2输出，进入光电探测器5，将光信号转换为电信号放大；放大后的电信号AD转换器6将其转为数字信号，FPGA7负责信号的存储、处理以及和上位机8进行通信。

其光学系统由以下器件组成：如图2所示为光学系统框图，其前端系统2主要由第一3db耦合器21和第二3db耦合器22、第一光纤环形器WDM41和第二光纤环形器WDM42、第一偏振控制器24、第二偏振控制器25构成，起到分光、起偏等作用；中间部分为铠装传感光缆，起到传光和探测振动信号作用；还包括3dB耦合器构成，起到合束和分束作用。

其工作过程为：1550nm的窄线宽激光器1经第一3dB耦合器21分成等功率的两束光，一束沿顺时针进入第一光纤环形器WDM41，由于光束在第一光纤环形器WDM41中只能逆时针走，所以光束由第一光纤环形器WDM41输出直接进入第二3dB耦合器22而不进入第一光学探测器51，第二3db耦合器22中的光束分为两束经第一偏振控制器24、第二偏振控制器25变为偏振光，进入传感光缆3的传感臂，然后又经过第三3dB耦合器23合束，产生干涉光。该干涉光含有振动或侵扰信号，再经传感光缆3的传光臂进入第二光纤环形器WDM42。传光臂为合束的干涉光，因此外界振动不会对其光强产生重大影响。而光束在第二光纤环形器WDM42中只能顺时针走，因此带有振动信号的干涉光只会进入第二光电探测器52而不会返回至第一3dB耦合器21，产生对激光器1的干扰。同理，另一束光沿逆时针方向在系统中走一圈后携带振动信号，只能进入第一光电探测器51。通过相关运算即可估算出时间差，就定位出振动信号的位置信息了。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。